【摘 要】
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太赫兹波由于其低能量、高透过性等一系列独特的性质,在无损检测、生物医学成像等太赫兹成像领域有着广泛的应用前景。由于其光子能量很低,对人体或生物体没有电离辐射,因此相比X射线层析技术,太赫兹透射层析技术有其独特的应用场景。本文在基于X射线透射层析成像的基础上研究了太赫兹波的透射层析成像。主要内容如下:第一章内容介绍了近些年来国内外相关课题组在太赫兹波透射层析成像的研究进展并介绍了本论文的整体结构安排
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太赫兹波由于其低能量、高透过性等一系列独特的性质,在无损检测、生物医学成像等太赫兹成像领域有着广泛的应用前景。由于其光子能量很低,对人体或生物体没有电离辐射,因此相比X射线层析技术,太赫兹透射层析技术有其独特的应用场景。本文在基于X射线透射层析成像的基础上研究了太赫兹波的透射层析成像。主要内容如下:第一章内容介绍了近些年来国内外相关课题组在太赫兹波透射层析成像的研究进展并介绍了本论文的整体结构安排;第二章从麦克斯韦方程组出发推导了太赫兹波透射层析传播的基波方程,由于太赫兹波透射层析不再是直线传播,因而又提出了两种近似方法:Born近似和Rytov近似,在近似条件满足的情况下认为太赫兹波的传播仍然是沿直线传播。第三章采用了两种X射线中常用的图像重建算法,滤波反投影算法（FBP）和联合代数迭代算法（SART）,对这两种重建算法进行了编写并进行Matlab的脑图模拟,模拟结果很好的还原了原始图像。第四章搭建了基于100GHz固态源和检波器的太赫兹波透射层析成像系统,对搭建的系统进行了光斑测量,横向光斑11.01mm,纵向光斑12.38mm,光斑大小满足成像物体尺寸要求。介绍了基于Labview的数据采集程序。选取了几组样品,对样品进行了透射层析数据扫描并用FBP算法和SART算法进行了图像重建,重建结果较好的还原了样品的形貌以及尺寸,并对其中一种样品进行了三维方向的可视化重建。对基于轴棱锥产生无衍射贝塞尔波束进行了模拟,分别模拟了底角分别5°、10°、15°、20°的轴棱锥并进行了加工,搭建了基于贝塞尔波束的太赫兹透射层析系统。对待测样品进行数据采集,并重建了图像,重建图像在底角为10°和15°时效果相对更好。最后,对高折射率样品进行了模拟,分别模拟了单层和双层情况下太赫兹透过样品的传播情况并记录模拟得到的数据,利用模拟得到的投影数据进行了图像重建,重建图像精确还原了两种情况下的样品尺寸大小。
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